唐钢镀锌板超深冲性能工艺研究与质量控制

◎吴爱新 梅淑文 王力达

唐钢镀锌板超深冲性能工艺研究与质量控制

◎吴爱新1梅淑文2王力达2

深冲级镀锌板广泛用于汽车制造和大型机械制造、成型复杂冲压件；而超深冲镀锌板具有更好的成型性能，在汽车制造和机械制造领域用途非常广泛。通过确定原料成分范围；对冷轧原料进行热模拟实验，分析了退火温度对深冲级镀锌产品的性能的影响；又通过试验生产分析了全线张力及光整机轧制力对深冲级镀锌产品的性能及质量的影响。

由于热镀锌钢板具有良好的耐腐蚀能力、美好的外观、有利于后续加工、可降低成本和减少环境污染等优点，因此深受广大用户欢迎。

深冲级镀锌产品技术比较成熟，应用比较广泛，如汽车、家电、高档门业等。深冲级镀锌板主要是指DC(X)53D+ZDC(X)56D+Z及同等级别的其它牌号产品。

原料和工艺参数

深冲级镀锌板以IF钢为原料，其成分特点是超低C、N，具有优异的深冲性能、无时效性，通过和客户交流沟通，了解客户使用深冲级镀锌板所需特性，查阅大量国内外相关文献和资料，并在实验室进行了大量实验，确定了深冲级镀锌板热轧原料主要化学成份（见表1），热轧各工序工艺参数（见表2）。

根据热轧原料，制定冷轧工艺参数。确定冷轧工艺速度、压缩比等参数。由于深冲级镀锌板热轧原料自身特性，冷轧工艺速度与普通CQ相同，通过相关文献了解，并结合大量实验结果，最终确定冷轧压下率控制在75%以上，目标是80%。

退火工艺制度对产品性能的影响

选取规格0.8mm，压下率为80%的IF钢冷硬板，制取300×20mm试样，试样长度方向垂直于轧制方向，在试验室用Gleeble-3500热模拟试验机模拟镀锌线退火过程。

热模拟实验。加热速度为4℃/S，保温温度分别为800℃、830℃、860℃、890℃保温时间为分别为30S，60S，90S。保温后快冷到室温，对所有试样均在OLYMPUS显微镜下观察其金相组织。由金相照片可以看出；在加热温度为800℃时，晶粒虽然都已处于再结晶完成阶段，但是晶粒没有得到充分的长大，晶粒大小不均匀，后续拉伸变形过程中，影响产品成型性。

退火温度对产品性能的影响。考虑生产线实际生产速度，模拟生产线速度120mpm条件下，退火温度800℃、830℃、860℃、890℃对产品性能的影响，分析实验结果可知，随镀锌退火温度的升高，镀锌板的抗拉强度和屈服强度降低，延伸率和n值趋向升高，这是由于随着退火温度的升高，再结晶晶粒尺寸逐渐变大，并且有利于晶粒的等轴化。但r值随退火温度的升高先升高后降低，主要是因为随退火温度的升高{111}再结晶织构取向强度逐渐增强，因此r值升高，但退火温度过高时，如890℃，由于接近相变点，再结晶织构因为α→γ→α相变而趋于无规则分布，造成r值也稍有下降。因此，退火温度宜控制在830～860℃。

保温时间对产品性能的影响。保温时间对产品再结晶也是至关重要的因素。模拟对应不同生产速度的保温时间下产品性能情况见表3，通常美钢联镀锌线的生产速度在60～150mpm之间，从表3可以看出，当保温时间足够长时，延长保温时间对性能几乎没有影响，但如果保温时间过短，如30s时，镀锌板的强度升高，断后伸长率、r值、n值都会下降。

在热镀锌退火过程中，冷硬钢板完成再结晶和晶粒长大得到所需要的良好加工成形性能，经试验IF钢在870℃时只需10s就能完成再结晶过程，降低退火温度时，完成再结晶所需的时间延长，如在830℃时，从试验结果可以看出，60s完全可以完成再结晶，则在此温度下，延长退火时间对性能的影响不大。如退火时间过短，如在830℃时，由于再结晶虽然已完全，但晶粒未充分长大，造成产品强度偏高，性能下降。

实际在线试生产

通过多个批次的在线实验，得到实际生产中的退火工艺与产品性能之间的关系。试验生产热镀锌Ti-IF钢共4个批次，具体工艺参数和张力如表4所示，带钢入锌锅温度为460℃，每次生产试验卷前安排两卷过渡带，提前调整炉内气氛和工艺速度等参数，以满足生产要求。生产中退火工艺对性能的影响与热模拟实验结果相近，再结晶组织形态与退火工艺密切相关，直接影响着Ti-IF钢的深冲性能。根据相关文献，热镀锌Ti-IF钢的晶粒度级别在7-8级时，其深冲性能最佳，可以看出试验生产热镀锌Ti-IF钢晶粒度级别普遍偏高，主要原因是试验生产所需的退火温度均以达到，再结晶组织晶粒已形成，但带钢的退火时间不足，再结晶晶粒长大不充分，导致退火后晶粒偏细且大小不匀。可以通过降低工艺速度延长退火时间，但为了满足Ti-IF钢镀锌后的表面质量，对于此规格产品，1#镀锌线工艺速度不得低于65m/min，3#镀锌线工艺速度不得低于90m/min，由于3#镀锌退火炉总行程比1#镀锌长，按此工艺速度，带钢在3#镀锌线退火炉中的时间大约4min，而在1#镀锌线退火炉中的时间大约3min，所以在退火温度相同的情况下，3#镀锌线生产的Ti-IF钢的再结晶组织晶粒长大更充分且均匀，晶粒度相对较低。

因此对于美钢联法全辐射管退火的生产线，在足够退火温度下，提高或降低生产速度对性能的影响较小，但对于直燃式退火炉，由于炉程较短，保温时间很短，对于IF钢镀锌，即使在低速下也很难获得理想的产品性能。由以上相关试验和在线试生产可以得出，采用表4中（2）的工艺生产出的深冲级镀锌板性能最佳。

确定在线张力、光整拉矫等工艺参数

在实际生产中，镀锌后通常采用光整和拉矫来改善产品的表面质量、获得一定的表面粗糙度、改善板形。为研究光整和拉矫延伸率对IF钢产品性能的影响，生产线上对不同光整和拉矫延伸率下产品产品的性能进行了试验。结果表明，光整和拉矫延伸率对产品的屈服强度和n值有较大影响，抗拉强度和r值的影响不大，延伸率稍有下降，尤其在延伸率大于1.0%时，屈服强度上升明显，n值下降速度也加快，当光整和拉矫延伸率为0.6时，屈服强度在150MPa左右，n值在0.24以上；当光整和拉矫延增加到1.8%时，其屈服强度升至235MPa左右，n值降至0.18左右。

因此在深冲级镀锌板生产过程中，在保证产品表面质量的前提下，应尽可能降低光整的张力和轧制力，以获得良好的深冲性能。

退火温度制度对镀锌板超深冲性能有很大的影响，随退火温度的升高，镀锌板的强度降低，深冲性能提高；保温时间大于60S时，延长退火时间有利于钢板强度的降低，对深冲性能的影响不大；但如果保温时间过短，如30S，由于再结晶还未完全，晶粒未充分长大，产品的深冲性能会严重下降，因此对于炉程较短的直燃式退火炉，即使在低速下也难获得理想的深冲性能产品；光整+拉矫伸长率对深冲级镀锌产品的屈服强度和n值有较大影响，在保证产品表面质量的前提下，应尽可能降低光整的张力和轧制力。

（作者单位：1.唐山科技职业技术学院；2.河北钢铁唐钢股份有限公司）

镀锌板超深冲性能工艺研究与质量控制 项目编号：Z2014108